Robots que «improvisan» movimientos

Cuando un bebé nace no es capaz de controlar los movimientos de su cuerpo. Sin embargo, durante el primer año de vida va desarrollando las habilidades motoras que necesita para ser físicamente activo, explorar el mundo y lidiar con los nuevos desafíos a los que se enfrenta. Poco a poco aprende a alcanzar y agarrar cosas, empujar, darse la vuelta o gatear; destrezas que desarrolla una a partir de la otra y que a su vez estimulan otras nuevas.

La capacidad de dominar esas habilidades es lo que los expertos en robótica denominan planificación de movimiento, una facultad que puede pasar inadvertida para los humanos pero que requiere de mucho tiempo de cálculo para un robot de brazos articulados. Simplemente coger un objeto en un entorno para el que no ha sido preparado puede suponer varios segundos.

Para salvar ese escollo, un equipo de ingenieros e informáticos de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, han desarrollado un procesador diseñado especialmente para la planificación de movimiento. De esta forma, según explica la universidad en un comunicado, se agilizarán las tareas para que el robot pueda operar en tiempo real, al tiempo que se reduce el consumo de energía, informa Tendencias 21.

Hasta el momento los robots están preparados para realizar movimientos mecánica y rápidamente siempre que el escenario no varíe. Por ejemplo, en una cadena de montaje de automóviles, donde cientos de ellos repiten a ciegas las mismas acciones una y otra vez. Sin embargo, en ese entorno las piezas del coche siempre están en el mismo sitio. Con el nuevo procesador, el robot estará preparado para actuar en tiempo real si la pieza que debe coger está en otro lugar, si ocurre algo inesperado o si alguien se cruza en su camino.

Herramienta específica

La planificación de movimiento se ha estudiado durante los últimos 30 años. En la mayoría de los casos, las herramientas existentes se han basado en CPUs tradicionales o de computación más rápida, pero con procesadores gráficos de gran consumo de energía. «Mientras que una CPU general es buena para muchas tareas, no puede competir con un procesador diseñado especialmente para una tarea», afirma el profesor Daniel Sorin.

El nuevo procesador desarrollado por su equipo se centra en la detección de colisiones, la acción que mayor tiempo requiere de la planificación de movimiento, hasta el punto de que el procesador realiza miles de verificaciones en paralelo. «Optimizamos el diseño y centramos el hardware sólo en las tareas específicas que importan para la planificación de movimiento», añade el investigador.

El sistema funciona descomponiendo el espacio operativo del brazo en miles de volúmenes 3D llamados voxels. El algoritmo determina entonces si un objeto está presente o no en uno de los voxels dentro de los patrones preprogramados. Gracias al hardware especial, la tecnología puede comprobar miles de rutas de movimiento al mismo tiempo y planear después el patrón más corto posible de entre las opciones viables.

Pese a utilizar procesadores gráficos de alto rendimiento que consumen entre 200 y 300 vatios, el sistema requiere menos de una milésima de segundo y 10 vatios para encontrar el patrón.

Nuevas oportunidades

La nueva tecnología abre además el camino a otras formas de utilizar la planificación de movimiento. Hasta ahora se realizaba una vez por movimiento porque requería un esfuerzo, pero al agilizarse la tarea se podría utilizar como parte de un algoritmo de planificación más complejo, por ejemplo para ordenar varios movimientos simples necesarios para trasladar o sortear uno o varios objetos.

La velocidad y eficiencia energética que supone también podría crear muchas oportunidades para la automatización y la robótica. Los investigadores han visto el potencial, y por ello ya han creado una empresa dependiente de la Universidad para comercializar la tecnología.

Más información en la web Tendencias 21